《船舶直流固态功率控制器技术研究》.pdf

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1、2015年7月1日现代电子技术Ju1．2015第38卷第13期ModernElectronicsTechniqueVoI．38No．13船舶直流固态功率控制器技术研究章建峰，杨祯，房玲(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：为了实现船舶直流配电系统支路负载过载、冲击、短路状态的区分与保护，抑制冲击或短路电流，针对典型的直流24V配电系统，研究了一种新颖的船舶直流固态功率控制器。重点讨论该功率控制器的主电路设计、控制策略、反时限保护设计。最后通过原理样机，验证了船舶直流固态功率控制器技术的可行性。关键词：船舶；直流；配电；固态功率控制器中图分

2、类号：TN876．3．34；TM564文献标识码：A文章编号：1004—373X(2015)13．0125．04TechnologyresearchonDCsolid—statepowercontrollerforshipsZHANGJianfeng，YANGZhen，FANGLing(ResearchInstituteof704，CSIC，Shanghai200031，China)Abstract：Todistinguishthestatesofsubcircuitoverload，impactandshort—circuitinDCpowerdistribu

3、tionsystemforships，protectthesystemandsuppressimpactorshort-circuitcurrent，anovelDCsolid-statepowercontrollerfor24VDCpowerdistributionsystemisstudied．Themaincircuitdesign，controlstrategyandinverse—timeover—currentprotectiondesignofthepowercontrollerarediscussedemphatically．Finally，th

4、efeasibilityoftheDCsolid-statepowercontrollerforshipsisverifiedbytheprincipleprototype．Keywords：ship；DC；powerdistribution；solid-statepowercontroller技术，针对阻容负载突加与短路的船舶实际供电状态，O引言本文研究了一种新颖的基于电力电子开关器件的固态直流固态功率控制器技术，由飞机28VDC／270VDC配电技术，即船舶直流固态功率控制器技术，原理框图配电系统发展而来，是集继电器的转换功能和断路器的如图1所示。电路保护功

5、能于一体的智能配电技术，它具有无触点、~％A24VDC无电弧、无噪声、响应快、电磁干扰小、寿命长、可靠性高卒口．以及便于计算机远程控制等优点。。近十年来，随着半蓑导体工艺及电力电子技术的大力发展，直流固态功率控基于DSP与CPLD的数字控制电路1．主(过载保护控制、反时限过流保护控l—驱动电路制器也获得了迅猛发展，欧美的JSF．35联合攻击机、波制、冲击与短路判断处理)J一音787、空客A380、弗吉尼亚潜艇等已大量应用，中国在航空航天领域也正紧追欧美先进技术的步伐。但是，⋯制中国船舶领域仍主要采用接触器、开关、熔断器等传统输入控制鼎信号fI输⋯出状态信一号I蝴

6、器件进行配电保护与分路。为使中国船舶直流二次配电系统全面实现智能化，本文针对典型的直流24V配电系统，开展船舶直流固态功率控制器技术研究工作。船舶直流固态功率控制器主要由功率开关、缓冲电路、电压与电流检测电路、驱动电路、辅助电源、基于1船舶直流固态功率控制器技术DSP与CPLD的数字控制电路、状态隔离电路等组成，固1．1主要原理态功率控制器将根据支路负载电压、电流情况，对主电运用快速的DSP28335微处理器、CPLD与电力电子路上功率开关进行通断控制。当支路负载发生短路时，固态功率控制器能够在微秒级时间内快速消除短路影收稿日期：2014．12．11响，并执行短

7、路保护；当支路负载输入侧发生大电容电第13期章建峰，等：船舶直流固态功率控制器技术研究127试验波形不难发现，两种工况下输出电压的变化趋势是制器的控制逻辑，如表1所示。支路负载电流在1．2倍有区别的。冲击情况下随着负载电容被连续注入电流，以下执行正常通断或常规过流保护；在1．2倍至设定的输出电压渐渐恢复，冲击电流也将逐步减小，即冲击工电流阈值(如4倍额定电流)之间，执行先进的12t反时限过流保护操作；上升至设定的电流阈值后，在微秒级况下冲击电流将随着时间降低，短路工况则不然。时间内通过CPLD计算电流上升率。大于判断阈值则立刻封锁功率管驱动信号；小于判断阈值则立

8、即高频斩波改变线路阻抗，